CN202345426U - 一种四轮电动车 - Google Patents
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Abstract
一种四轮电动车，包括车架，车架经弹性悬挂连接四轮，以及电池和控制器，所述的控制器包括四组电机和驱动电路主控制电路，吸能升压回路和中控制动系统，所述的主控制电路包括三轴向陀螺平台，所述的三轴向陀螺平台包括中央处理计算机MCU，一组垂直方向的固体角速度传感器，一组水平方向的固体角速度传感器，一个三轴向加速度传感器和一个三轴向地磁场传感器。具有完全独立驱动，高机动性，高通过能力的特点，且结构简单，重量轻，操作方便，节能，环保。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种四轮电动车，特别是一种四轮驱动的电动车。
背景技术
传统机动车辆的方向稳定是由车辆底盘结构决定的，其两侧车轮通过传动轴或实现同步转动，在两侧载重不一致或车轮磨损状况不同甚至路状有差异时其稳定性下降，其转向通过前轮转向机提供转向角，受结构限制，转向角不能太大，因此需要发展液压或电动助力机构。
传统悬挂系统，是由弹性缓冲装置和液体阻尼装置组成，在经过障碍时，利用弹性元件吸收冲击动量，通过障碍后，弹性元件吸收的能量释放，导致持续振荡，而液体阻尼装置则吸收这部分能量，使振荡迅速收敛，共存在的不足之处在于，一是阻尼与缓冲是一对矛盾，增大阻尼则减振过“硬件”，减小阻尼则抗冲击载荷能力不够，车辆不稳定；二是为了减小冲击，需要增大弹性行程，但是这导致后续振荡持续时间延长，且会加大车身的姿态变化；三是液体阻尼具有速度敏感性，在振满频率低时阻尼效果不好，振满收敛曲线是指数函数，在通过障碍后，小幅度的振满将持续一段时间增大弹性行程后导致振满频率降低，抑制振满的效果会更差。
实用新型内容
本实用新型其目的就在于提供一种四轮电动车，具有完全独立驱动，高机动性，高通地能力的特点，且结构简单，重量轻，操作方便，节能，环保。
实现上述目的而采取的技术方案，包括车架、车架经弹性悬挂连接四轮，以及电池和控制器，所述的控制器包括四组电机驱动电路，主控制电路、吸能升压回路和中控制动系统，所述的主控制电路包括三轴向陀螺平台，所述的三轴向陀螺平台包括中央处理计算机MCU，一组垂直方向的固体角速度传感器，一组水平方向的固体角度速度传感器，一个三轴向加速度传感器和一个三轴向地磁场传感器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，
1、四组独立驱动的稀土永磁无刷轮毂电机，完全独立驱动，高机动性，高通过能力，可原地转向；
2、刚性车桥，无传动轴，无转向机，具有结构简单，成本低，易操作的特点；
3、基于陀螺平台的方向控制机制，高速增稳定机制；
4、计算控制的差速转向，无速度耦合效应，任何速度下都具有同样的转向速度，省去了方向助力机构。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
图1为本装置结构原理示意图。
图2为本装置电机驱动控制原理示意图。
图3为本装置中控制动系统原理示意图。
图4本装置电动阻尼悬挂原理示意图。
具体实施方式
包括车架6，车架6经弹性悬挂5连接四轮，以及电池7和控制器8，如图1所示，所述的控制器8包括四组电机驱动电路，主控制电路，吸能升压回路和中控制动系统，所述的主控制电路包括三轴陀螺平台，所述的三轴向陀螺平台包括中央处理计算机MCU，一组垂直方向的固体角速度传感器，一组水平方向的固体角速度传感器，一个三轴向加速度传感器和一个三轴向地磁场传感器。
所述的电机驱动电路包括轮毂电机和相位传感器以及电机控制器，如图2所示，所述的电机控制器包括电流采样电路、温度传感器电路制动电流放电回路以及CAN—BUS接口，所述的电机控制器通过CAN总线与主控制电路连接。
所述的中控制动系统包括舵机和制动线，如图3所示，主控制电路输出分三路，一路连接制动线，二路连接舵机，三路经电机驱动电路连接制动电流吸收回路和电池。
所述的弹性悬挂5包括阻尼电机9，如图4所示，所述的阻尼电机9为稀土永磁电机，其控制连接主控制电路的中央处理计算机MCU，由计算机根据陀螺平台的信号控制四组悬挂的阻尼和行程。
本装置四组车轮都具有内置动力电机，四组车轮包括左前驱动轮2、右前驱动轮1、右后驱动轮3和右后驱动轮4，采用全电驱动和电传操纵，利用基于“硅微机械陀螺”的计算机电子控制电路保持行驶方向和姿态稳定，舍弃了机械联轴传动以及机械助力转向机构。
整车的底部是一个刚性框式悬架，共通过弹性悬挂连接车架，设备和乘员舱固定安装在车架上，当前后轴距较长时，左右后轮应使用转向节与悬挂连接。
整车的控制由向陀螺平台，四组独立的无刷电机驱动电路，中央控制制动系统，主动悬挂、电池、主控制电路与无刷电机驱动电路之间在以CAN总线连接，向驱动电路发出转速与力矩控制指令，同时反馈转速、电流、温度信息。
电机驱动电路通过马达内置的相位传感器获得电机转子的角度、相位信息，并采集相线电流对电机作矢量控制运算，实时控制电机的速度与转矩，这是全车控制的基础，控制器通过CAN总线与主控制电路通讯，相互交接控制信息与数据，CAN总线数据速率达到1M波特，每1ms交换一帧信息，主控制板的控制命令在1ms后即传输到电机控制器并立即输电机定子绕组转换成力矩输出。
为了有效利用减速或制动时的能量，电机控制器设计了专门的制动电流放电回路，在制动时，控制由同样的矢量控制的方法实时控制制动力矩阵，此时需要吸收回路将电压稳定在5V以下。
在制动时，由于制动力矩的不均衡可能导致方向失控，因此需要独立的中央控制制动系统，在制动过程中根据陀螺平台的输出信号自动调整各组车轮的刹车力矩，同时根据车轮转速变化检测车轮打滑或“抱死”情况，做出防侧滑或防抱死动作的点动动作。控制器发出制动信号，控制舵机运转，舵机转角决定制动力矩大小，舵机响应时间在20ms以内，使用液压制动装置时，以电磁比例阀代替舵机。
主动悬挂系统由电动阻尼悬挂，舵螺平台和中央处理计算机组成，在电动阻尼悬挂系统中，以小型稀土永磁电机代替液体阻尼筒，它的阻尼力矩与悬挂元件本身的速度无关，而是完全受控于系统的中央处理计算机，由计算机根据陀螺平台的信事情控制四组悬挂的阻尼和行程，在通过障碍时保持车身姿态稳定，在通过障碍后吸收弹簧中剩余的势能抑制后续振荡。
车架6与悬架5的相对运动导致电机9运转，如图4所示，在阻尼状态时，该电机的发电机，其被动运转产生或生电动势，通过控制汇放电路和的PWM脉冲贯度即可控制泄放电流，这一电流值正比于阻尼力矩，可以在0.1秒内做数万次调整，遇到大行程的冲击，可以自动增大阻尼，对于频繁发生的小的冲击，则减小阻尼使减震表现出“柔和”的特性，一旦冲击结束，则控制泄放电路立即吸收能量，抑制后续振荡，对于大的冲击载荷，阻尼所吸收的能量可用于为动力充电。
在四组悬挂系统中，一旦其中之一受到冲击，虽然悬挂弹簧吸收了绝大部份冲量，但是车桥在该方向仍难免出现高度变化，此时，其它三组悬挂必须做出主动调整，在中央计算的控制下，其阻尼电机作为电动机，驱动各悬挂改变高度，使车身整体仍然保持纵向和横向平稳，这就是主动减振系统的运作机理。
Claims (4)
1.一种四轮电动车，包括车架（6），车架（6）经弹性悬挂（5）连接四轮，以及电池（7）和控制（8），其特征在于，所述的控制器（8）包括四组电机驱动电路，主控制电路，吸能升压回路和中控制动系统，所述的主控制电路包括三轴向陀螺平台，所述的三轴向陀螺平台包括中央处理计算机MCU ，一组垂直方向的固体角速度传感器，一组水平方向的固体角速度传感器，一个三轴向加速度传感器和一个三轴向地磁场传感器。
2.根据权利要求1所述的一种四轮电动车，其特征在于，所述的电机驱动电路包括轮毂电机和相位传感器以及电机控制器，所述的电机控制器包括电流采样电路、温度传感器电路、制动电流放电回路以及CAN—BUS接口，所述的电机控制器通过CAN总线与主控制电路连接。
3.根据权利要求1所述的一种四轮电动车，其特征在于，所述的中控制动系统包括舵机和制动线，主控制电路输出分三路，一路连接制动线，二路连接舵机，三路经电机驱动电路连接电流吸收回路和电池。
4.根据权利要求1所述的一种四轮电动车，其特征在于，所述的弹性悬挂（5）包括阻尼电机（9），所述的阻尼电机（9）为稀土永磁电机，其控制连接主控制电路的中央处理计算机MCU ，由计算机根据陀螺平台的信号控制四组悬挂的阻尼和行程。
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